利用自由基减少燃料燃烧所产生的废气中污染物的方法和装置制造方法及图纸

一种减少发动机废气流中至少一种污染物的装置，该废气流包括发动机中燃料燃烧所产生的废气，该装置包括： 一个催化式排气净化器，其具有一个进口和一个出口，其中所述的催化式排气净化器如此设置，以使至少一部分发动机产生的废气流过所述催化式排气净化器； 一个在废气中进行电晕放电的电晕放电装置，因此各个基从废气中的水或其它气态产物中产生，而且在所述催化式排气净化器进口上游的一点处，将所述基引入废气流中。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种减少燃料燃烧所产生废气中的污染物的方法和装置。尤其是，本专利技术涉及一种这样的方法和装置，即其中污染物的减少是通过废气中的水蒸气和剩余氧电晕放电产生高氧化自由基，例如羟基OH、过氧羟基HO2、原子氢H、原子氧O，和相关的气态氧化产物，例如过氧化氢H2O2、二氧化氮NO2、臭氧O3，及将这些基引入催化式排气净化器的燃烧发动机上升气流的燃烧气流中而实现的。本专利技术的背景众所周知，内燃机吸入周围空气，将空气和燃料混合，并将混合物导入燃烧室，在燃烧室中空气和燃料的混合物被点燃并燃烧。产生的废气排到大气中，废气可以被净化以除掉污染物。汽缸中空气/燃料混合物的点燃是通过一个点火装置，一般是火花塞或类似物，或者通过空气/燃料混合物的绝热压缩实现的，其将混合物加热到一个高于其着火点的温度。在目前广泛使用的汽油机中，环境空气通过一个进气管或口进入化油器或燃料喷射系统，其用于使空气和燃料混合以便产生空气/燃料混合物。对于具有某些形式的燃料喷射系统的发动机及那些带有化油器的发动机，空气/燃料混合物通过一个进气歧管进入发动机的燃烧室或汽缸。在具有进气口汽油喷射型燃料喷射系统的汽油机中，在燃料与空气混合之前，空气通过进气歧管导入燃烧室的进气口。在柴油机和一些采用燃料喷射系统的汽油机中，空气和燃料分别被导入发动机的燃烧室或汽缸，在其中进行混合。空气/燃料混合物燃烧后，产生的废气从燃烧室排出到排气歧管。在几乎所有现代装有汽油发动机的汽车中，废气通过排气管进入一个催化式排气净化器，在其中污染物基本被除掉了。但是，在内燃机的运行过程中，即使具有污染控制装置，例如催化式排气净化器，如下所述的一些污染物仍保留在废气中并被排入大气。除了完全燃烧产物，例如二氧化碳(CO2)和水(H2O)，内燃机还产生废气，废气含有大量污染物，即一氧化碳(CO)，直接毒害人体生命，和碳氢化合物(HC)，这是由不完全燃烧引起的。另外，由于碳氢燃料燃烧产生的极高温度再加上快速冷却，空气中氮的热稳定导致了有害的另外一种污染物，即氮氧化物(NOx)的形成。内燃机产生的CO，HC，NOx及其他污染物的量随发动机的设计和运行条件及使用的燃料和空气而变化。特别是，CO，HC和NOx的量部分地由空燃比决定，为了减少一氧化碳和碳氢化合物而安排的这种条件，即燃料混合气恰少于导致较高燃烧温度的化学当量的量，会使NOx的形成量增加，为了降低NOx形成量而安排的这种条件，即导致较低燃烧温度的富油或贫油混合气，会使发动机废气中的一氧化碳和碳氢化合物增加。尽管从1901年以来就意识到内燃机废气中污染物的存在，在美国，在1970年的《清洁空气法》中才要求对内燃机的排放进行控制。发动机制造商研究了许多方法以满足法规的要求，包括废气循环，电控燃料喷射系统，其从燃烧气流中的各个传感器接收数据，提供了空燃比的精确控制，以及催化式排气净化器。催化反应已经被证明是最有效的无源系统。催化式排气净化器的作用是使CO和HC氧化为CO2和H2O，并且在一个三元催化剂中，将NO/NOx还原为N2。在现代的所有这三种污染物同时减少的三元催化式排气净化器(TWC)中，缺氧时NOx的减少最有效，而CO和HC的消除需要氧。因此，抑制这些排放物的产生要求发动机在或接近理想配比的空燃比下运行。目前，几乎所有的汽车催化式排气净化器都是固定在蜂窝整体式结构中的贵金属，它们在热冲击下具有良好的强度和抗裂性。选择蜂窝结构和几何形状可以提供一个相对低的压降和一个大的总面积，增强了质量交换可控制的反应，该反应将污染物从废气中除去。蜂窝结构设置在一个钢容器中，并通过一个弹性垫防振。一个粘性涂层设置在蜂窝结构的壁面上，该涂层通常由掺有催化元素的γ铝制成。用于同时转化所有三种污染物的TWC工艺一般使用贵金属铂(Pt)和铑(Rh)，其中Rh主要负责NOx的还原，对主要由Pt完成的CO氧化也有作用。近来，不太昂贵的钯Pd也被代替使用或与Pt和Rh结合使用。有效的催化剂通常包括约0.1～0.15％的这些金属。由于内燃机的废气从稍多到稍少波动，一种储氧介质被加到涂层上以在循环的任何少量期间将氧气吸附在涂层表面，并在循环的任何多量期间将氧气释放以便与过量的CO和HC反应。氧化铈(CeO2)由于其合乎要求的还原氧化特性，经常被用于这种场合。1990年的《清洁法规》修正案部分要求内燃机排放到大气中的污染物的含量进一步显著降低。为了满足这些要求，已经提议对汽车和卡车的使用实行限制，例如使用对汽车进行强制的集中控制，HOV车道，增加公共交通和铁路的使用，以及在适当成本和不便条件下限制汽车和卡车使用的类似措施。减少汽车和卡车使用的一种替代方法是通过提高内燃机的效率来降低排放。这种方法将具有特别的效果，由于研究表明大多数汽车造成的污染只由一小部分在行进的车辆产生，这些车辆通常是旧型号，这些旧型号车具有相当低效的发动机和老化的催化式排气净化器，本来就会产生大量废气。对于整个燃烧过程的任何技术方面的改进都不会在这些老型号的车辆上进行，因为它们需要对发动机或车辆进行大范围或昂贵的改进。另外，近年来在降低车辆，例如汽车和卡车的内燃机废气中污染物含量方面，已经进行了大量的努力，内燃机废气中污染物含量的进一步降低将是昂贵的，并提出了一个相当大的技术挑战，原因在于现在制造的汽车和卡车的排放不满足提出的《环境保护行为标准》。另外一种代替通过提高内燃机效率或减少汽车使用而降低排放的方法是提高催化式排气净化器或催化剂的效率。催化式排气净化器的转化效率是通过相关特殊组分的总消除率和进入催化式排气净化器的总流率之间的比值来衡量的。催化式排气净化器的转化效率是许多参数的函数，这些参数包括老化，温度，化学当量，任何催化剂中毒剂的存在，例如铅，硫，碳和磷，催化剂的类型，废气停留在催化式排气净化器中的时间。现有技术提高催化式排气净化器效率的努力没有获得完全成功。现代TWC催化式排气净化器的应用在满足未来排放要求方面可能有一定的困难，并在其运行寿命方面有一定的限制，但它们比较昂贵。催化式排气净化器也有缺点，即它们的转化效率直到系统达到工作温度前都较低。因此，存在对一种简单、造价低的降低发动机和催化剂化合作用释放的废气中污染物含量的装置的需要，该装置可以装在现今使用和新制造的发动机上。本专利技术提供了这样的一种装置。本专利技术的概述本专利技术的一个目的是提供一种减少内燃机废气中污染物的力法和装置，不需要对内燃机或催化式排气净化器进行较大的改进。本专利技术的另一个目的是提供一种减少内燃机废气中不完全燃烧污染物的方法和装置，其使用和制造的花费不多，结构和操作简单。本专利技术涉及一种至少减少发动机废气流中一种污染物的装置，废气流包括由燃料燃烧所产生的废气，发动机具有一个燃烧气流，其包括一个燃烧前气流和一个废气流或后燃气流。本专利技术的装置包括一个催化式排气净化器，其具有一个进口和一个出口，及一个在废气中产生电晕放电的电晕放电装置，因此各个基从废气中的水或其它气态产物中产生。设置催化式排气净化器，使至少一部分发动机产生的废气经过催化式排气净化器，因此在催化式排气净化器进口上游的一处，各个基被引入燃烧气流，最好是废气流。但是，在一个实施例中，各个基是在燃烧前气流中产生的。在另一个实施例中，各个基是通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：R·P·卡伦，L·埃克希安，J·A·埃克希安，
申请(专利权)人：莱特克斯公司，
类型：发明
国别省市：